Molekulární laboratoře jedou na plný plyn a neúnavně dnem i nocí produkují záplavu syrových dat. Ta je pak potřeba pečlivě prohrabat a analyzovat, což ovšem chce svůj čas. Proto není ani příliš pohoršující, když je nějaký protein nejprve objeven, pak postupně odhadnuta jeho přibližná role v organismu a až po řadě let objevena jeho konkrétní funkce.
Takový byl i osud velezajímavého enzymu DinB.
DinB je translézní polymeráza z rodiny Y-DNA polymeráz dlouhá kolem 850 aminokyselin. Našli ji před čtvrtstoletím, aniž tušili, k čemu by mohla být dobrá. Postupně se ukázalo, že má nějakou roli v opravování DNA. „Din“ je zkratka z „damaged-inducible“, což nenechá nikoho na pochybách.
DNA je docela choulostivá záležitost. Neustále na ní dotírají toxické chemikálie z vnějšího prostředí, produkty vlastního metabolismu buňky, sluneční i jiné záření. Díky tomu se mění jednotlivé nukleotidy ze kterých se DNA skládá a tak vlastně nepřetržitě naskakují chyby v informaci, kterou DNA nese. Jako když si poškrábáte cédéčko. Většinu drobných chyb objeví věčně bdící zásahové jednotky reparačních enzymů a pomocí štípání a lepení dají ihned vše zase do pořádku.
To se ale nepovede vždycky. Občas se z různých důvodů stane, že se chyba hned neopraví a DNA v tom místě zůstane poškozená. To je problém, protože kdyby se už nic dalšího nestalo, mohlo by to mít smrtící následky. Buď by nedojela replikace daného úseku DNA nebo by se vzniklá díra přenesla do další generace buněk, kde by mohla napáchat značné škody.
Naštěstí právě v tomto kritickém okamžiku může zasáhnout tým záchranářů – translézních DNA polymeráz. Neumějí přímo odstranit vzniklou chybu, ale mohou zahladit hrozící velké potíže. Dovedou proti poškozenému nukleotidu vložit další nukleotid a tak zalátat díru do dvoušroubovice. Hlavní DNA polymeráza pak může dokončit replikaci DNA, navzdory tomu, že došlo k jejímu poškození.
Tomuto triku se říká mechanismus tolerance DNA k poškození. Neřeší to vzniklé chyby v sekvenci, ale brání DNA před poškozením globálního rozsahu.
Translézní polymerázy jsou nepochybně velice užitečné.
Až dosud však nebylo příliš jasno, jak konkrétně fungují. Grahamu Walkerovi a jeho spolupracovníkům z MIT se podařilo zjistit, jak funguje DinB u baktérií. Ukázalo se, že tenhle enzym je výjimečně zručný v odstraňování poruch v písmeni G genetické informace, čili v nukleotidu guaninu. Když se normální DNA polymeráza zasekne na díře vytvořené právě poškozením písmena G, přijede DinB, a správně proti němu doplní příslušný cytosin C. Autoři studie jsou unešení, jak DinB dokonce pozoruhodně pracuje s poškozeným G 10-15 rychleji než s normálním G.
Ani DinB není úplně všemocná a nedokáže se vyrovnat s poškozením, jehož rozsah přesáhne určitou mez. Je ale jinak nesmírně užitečná, což se ukázalo v experimentu s bakteriemi, které ji měly vypnutou. Při setkání s chemickými mutageny bakterie bez DinB umíraly 1000 krát častěji, než normální bakterie téhož druhu. Stěžejní význam DinB pro hrubé opravy DNA nesporně dokládá i to, že se prakticky stejné geny našly u bakterií, archeí i spousty linií eukaryot. Například lidská a myší DinB1 jsou překvapivě hodně podobné svému protějšku u bakterie E. coli. Jejich užitečnost dokládá i to, že si je buňky neustále ve velkém množství syntetizují.
DinB polymeráza je excelentní příklad dobré evoluční náhody. Když si něco konzervovaly bakteria, archea, kytky a zvířata, tak to asi opravdu bude super. Nicméně, ani DinB nevisí ve vzduchoprázdnu, které by vyžadovalo nějakého inženýra či koho. Jednotlivé DinB se v detailech liší. Zároveň jsou očividně bezprostředně příbuzné jiným translézním polymerázám, například bakteriální umuC polymeráze nebo kvasinkovým polymerázám Rev1 a Rad30, se kterými jednoznačně sdílí společného předka. Předběžné fylogeneze naznačují, že by DinB polymerázy minimálně savčí linie mohly být mitochondriálního původu.
Pramen: Nature 439: 228-228.
Diskuze:
